污水處理的主要功能是去除有機(jī)物和無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，前者導(dǎo)致水體黑臭，后者則是富營(yíng)養(yǎng)化的根源。活性污泥法將50%左右的有機(jī)物分解成水和二氧化碳，另一部分合成為生物菌體，在“以能量摧毀能量”的同時(shí)，產(chǎn)生大量難以處理的生物污泥。

因此，人們很自然地希望污水處理首先是對(duì)有機(jī)物進(jìn)行厭氧產(chǎn)能或分離后厭氧產(chǎn)能，而不是好氧氧化分解與合成。如果有機(jī)物首先被分離或處理，污水中將會(huì)留下待處理的無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。無(wú)機(jī)磷通常可通過(guò)生物或化學(xué)過(guò)程實(shí)現(xiàn)高效去除，不存在技術(shù)障礙，問(wèn)題主要集中在無(wú)機(jī)氮的去除。氨氮通常通過(guò)硝化和反硝化過(guò)程轉(zhuǎn)化為氮?dú)饷摮觯趸^(guò)程需要大量能耗，因此人們一直在探求低能耗硝化工藝。另外，反硝化過(guò)程需要消耗大量碳源，如果有機(jī)物首先被分離，反硝化則無(wú)法進(jìn)行。

如果存在低能耗和低碳源需求的脫氮技術(shù)，污水處理過(guò)程將發(fā)生重大變化：采用產(chǎn)能的厭氧處理替代高能耗的好氧處理，首先將有機(jī)物去除并回收能量，進(jìn)而再將無(wú)機(jī)氮進(jìn)行低能耗去除。